【正文】 EDA課程設(shè)計(jì)論文信息工程學(xué)院EDA課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū) 題目: 十字路口交通燈的設(shè)計(jì) 專(zhuān) 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2012年 5月12日 信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 成 績(jī)?cè)O(shè)計(jì)題目十字路口交通燈的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)要求，南北方向綠燈亮，南北方向綠黃亮，南北方向紅燈亮，且在最后3s時(shí)，兩個(gè)方向的黃燈每隔1s亮滅閃爍，東西和南北方向的紅燈全亮，數(shù)碼管停止計(jì)時(shí)，緊急情況過(guò)后，系統(tǒng)恢復(fù)正?！敖煌簟比齻€(gè)字，參考資料 2012年 5月12日學(xué)生姓名： 楊波 學(xué)號(hào)： 030940910 專(zhuān)業(yè)（班級(jí)）：電子信息科學(xué)與技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目： 十字路口交通燈的設(shè)計(jì) 成績(jī)： 指導(dǎo)教師： 袁海林 2012年5月12日信息工程系課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表摘要 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注。人、車(chē)、路三者的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門(mén)需要解決的重要問(wèn)題之一，城市的交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、交通信號(hào)控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)的重要組成部分。同時(shí)，生活水平的提高，汽車(chē)的普及化，給交通帶來(lái)了更大的挑戰(zhàn)，道路的負(fù)載加重，帶來(lái)的是交通事故越來(lái)越多。所以，如何采用合適的方法，最大限度的利用好交通燈的控制，緩解城市道路交通堵塞問(wèn)題，降低交通事故發(fā)生率，成為人們共同關(guān)注的話題。本設(shè)計(jì)采用FPGA技術(shù)，完成了一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的十字路口交通燈的控制系統(tǒng)。關(guān)鍵字： 控制 管理 緩解 目錄1 主要技術(shù)指標(biāo)和方案闡述 6 6 方案闡述 6 62 詳細(xì)電路設(shè)計(jì) 7 主控制器的設(shè)計(jì) 7 緊急情況電路設(shè)計(jì) 7 譯碼電路 7 蜂鳴器模塊 8 東西方向模塊 8 紅黃綠燈控制模塊 9 計(jì)時(shí)模塊 9 南北方向模塊 9 紅黃綠燈控制模塊 10 計(jì)時(shí)模塊 10 點(diǎn)陣模塊 10 12 123 引腳分配 13總結(jié) 15參考文獻(xiàn) 15附錄：源程序清單 161 主要技術(shù)指標(biāo)和方案闡述 ，南北方向綠燈亮 ，南北方向綠黃亮 ，南北方向紅燈亮 ，且在最后3s時(shí)，兩個(gè)方向的黃燈每隔1s亮滅閃爍 ，東西和南北方向的紅燈全亮，數(shù)碼管停止計(jì)時(shí)，緊急情況過(guò)后，系統(tǒng)恢復(fù)正常 “交通燈”三個(gè)字， 方案闡述 系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件作為主控制器，外加按鍵模塊、數(shù)碼管顯示模塊、譯碼器模塊、點(diǎn)陣顯示模塊和蜂鳴模塊構(gòu)成。計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)在數(shù)碼管上顯示出來(lái)，點(diǎn)陣上循環(huán)顯示“交通燈”三個(gè)字。蜂鳴器作為緊急情況使用。系統(tǒng)的基本框圖如下：圖11 系統(tǒng)原理框圖系統(tǒng)開(kāi)始時(shí)，南北方向和東西方向正常工作，兩個(gè)方向的紅、黃、綠三燈交替亮滅，當(dāng)緊急情況到來(lái)，即按鍵S1按下時(shí)，兩個(gè)方向的數(shù)碼管停止計(jì)時(shí)，而且兩個(gè)方向的紅燈全部點(diǎn)亮，蜂鳴器響起，表明此時(shí)南北和東西方向行人和普通車(chē)輛嚴(yán)禁通行。當(dāng)緊急情況過(guò)后，系統(tǒng)恢復(fù)正常，按照緊急情況到來(lái)之前繼續(xù)工作。兩個(gè)方向的時(shí)間顯示用兩位數(shù)碼管顯示。2 詳細(xì)電路設(shè)計(jì) 主控制器的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)采用altera公司的cyconeIII系列芯片，封裝為FBGA貼片式封裝，速度等級(jí)3，引腳個(gè)數(shù)780個(gè)。由于引腳個(gè)數(shù)較其他芯片多，因此，外部硬件資源比較多，而且性能很好，穩(wěn)定，易于控制。 緊急情況電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的緊急情況用按鍵來(lái)模擬，當(dāng)按鍵按下時(shí)，緊急情況到來(lái)，按鍵釋放后，緊急情況消失。按鍵與主控制器連接圖如下圖所示： 圖21 按鍵與主控器連接圖 按鍵只有邏輯電平“0”和“1”兩種狀態(tài)，當(dāng)按下時(shí)，為邏輯電平0，當(dāng)未按下時(shí)，為邏輯電平1。本設(shè)計(jì)中只用到了其中的一個(gè)按鍵S1，當(dāng)S1按下時(shí)，緊急情況到來(lái)，當(dāng)S1未按下時(shí)，沒(méi)有緊急情況發(fā)生。 譯碼電路譯碼電路為38譯碼器，它經(jīng)常用在數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描中，輸出端接數(shù)碼管的8個(gè)位選，每次可以選中一個(gè)數(shù)碼管，而輸入端為000111的8種組合，每一種組合對(duì)應(yīng)一個(gè)輸出，Y0Y7對(duì)應(yīng)輸入的8種輸出，即當(dāng)輸入為000時(shí)，Y0選通，依次類(lèi)推。由于8位一體的數(shù)碼管不能夠在同一時(shí)間全部顯示，因此，要通過(guò)譯碼電路對(duì)8位數(shù)碼管進(jìn)行譯碼，一次只讓一個(gè)數(shù)碼管亮，通過(guò)人眼的視覺(jué)暫態(tài)效應(yīng)，當(dāng)掃描時(shí)間在人眼視覺(jué)效應(yīng)之內(nèi)時(shí)，看起來(lái)就像是幾個(gè)數(shù)碼管同時(shí)被點(diǎn)亮。這樣既能夠節(jié)約端口資源，又能達(dá)到很好的效果。譯碼器與主控制器的連接圖如下圖所示： 圖22 38譯碼器與控制器的接口圖74LS138為一個(gè)38線譯碼器，低電平輸出，其工作原理見(jiàn)下表格：表21 74LS138譯碼表輸入輸出ABCY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7LLLLHHHHHHHLLHHLHHHHHHLHLHHLHHHHHLHHHHHLHHHHHLLHHHHLHHHHLHHHHHHLHHHHLHHHHHHLHHHHHHHHHHHL 從表中可以看出：每輸入一種組合，輸出端只有一端響應(yīng)，這樣可以通過(guò)輸入端的組合，選中想要選中的數(shù)碼管，讓其工作。而74LS138的使能端已經(jīng)接了有效電平，設(shè)計(jì)中不用再管使能端的電平。 蜂鳴器模塊 當(dāng)輸入信號(hào)的電平為高電平1時(shí)，蜂鳴器響起，當(dāng)輸入電平為低電平0時(shí)，蜂鳴器不響。因此，當(dāng)緊急情況到來(lái)時(shí)，讓蜂鳴器的輸入端的電平為高電平，那么蜂鳴器就會(huì)響起；緊急情況過(guò)后，讓蜂鳴器的輸入端電平為低電平時(shí)，蜂鳴器就不響。 東西方向模塊 東西方向包含紅黃綠燈控制模塊和計(jì)時(shí)模塊。 紅黃綠燈控制模塊 由于東西方向計(jì)時(shí)與燈的控制相同，設(shè)計(jì)中在此方向只用了三個(gè)燈，即紅、黃、綠燈。用到的是實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中第一、二、三個(gè)燈，即LEDLEDLED3，分別表示紅、黃、綠三種顏色的燈。LED燈與控制器的連接圖如下圖所示：圖23 LED與控制器的連接圖 計(jì)時(shí)模塊 設(shè)計(jì)中采用8段數(shù)碼管顯示，七段數(shù)碼管是電子開(kāi)發(fā)過(guò)程中常用的輸出顯示設(shè)備?？梢燥@示數(shù)字09，東西方向用的是第一、二個(gè)數(shù)碼管，計(jì)時(shí)時(shí)間為紅燈15s，黃燈5s，綠燈15s。在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中使用的是兩個(gè)四位一體、共陰極型七段數(shù)碼管。其單個(gè)靜態(tài)數(shù)碼管如下圖41所示。 圖41 靜態(tài)七段數(shù)碼管 由于七段數(shù)碼管公共端連接到GND（共陰極型），當(dāng)數(shù)碼管的中的那一個(gè)段被輸入高電平，則相應(yīng)的這一段被點(diǎn)亮。反之則不亮。四位一體的七段數(shù)碼管在單個(gè)靜態(tài)數(shù)碼管的基礎(chǔ)上加入了用于選擇哪一位數(shù)碼管的位選信號(hào)端口。工作原理都相同，八個(gè)數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g、h、dp都連在了一起，共8根段選引腳，8個(gè)數(shù)碼管分別由各自的位選信號(hào)來(lái)控制，被選通的數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)，其余關(guān)閉，共8根位選引腳，總共16根引腳。共陰極數(shù)碼管顯示09字符數(shù)據(jù)如下表：表22 數(shù)碼管字符顯示表